JP2919419B2 - Electrolyte for electrolyte - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、含窒素ヘテロ環三
級アミンを炭酸ジエステルと反応させて対応するモノ−
含窒素ヘテロ環四級アンモニウム炭酸塩とし、これを有
機酸と混合して脱炭酸することにより得られたモノ−含
窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩からなる電解液
用の電解質に関する。
【0002】
【従来の技術】四級アンモニウムの有機酸塩の合成方法
としては、一般に三級アミン類をアルキルハライド、ジ
アルキル硫酸などで加熱下で四級化したのち、ハライド
アニオン、硫酸アニオンを有機酸に交換する方法が知ら
れている。例えば、アルキルハライドを四級化試薬とし
て用いた場合、四級化反応は次式で示される。
【0003】
【化1】
R3 N+R′X → R3 R′N+ X- (X=ハロゲン)
また、四級アンモニウムハライド塩のアニオン交換反応
を行う場合、次式に示す反応で平衡的にアニオン交換を
行う方法が知られている。
【0004】
【化2】
R3 R’N+ X- +H+ X- → R3 R′N+ A-
ここでA- は交換したいアニオン種である。交換したい
H+ A- がかなり強い強酸の場合には式の右辺に平衡が
偏っており、目的とするアニオン交換反応を十分進行さ
せることができる場合があるが、有機酸の様な比較的弱
い酸ではこのような反応でアニオン交換反応を行なわせ
ることは極めて難しい。
【0005】他の方法としては四級アンモニウムハライ
ド塩とアルカリ金属又はアルカリ土類金属の有機酸塩と
を反応させる方法、四級アンモニウムハライド塩と有機
酸銀と反応させる方法などが考えられるが、これらの方
法においては、目的とする四級アンモニウム有機酸塩中
の原料アニオンを完全に除去することはかなり困難であ
り、高純度の四級アンモニウム有機酸塩を得る製造法と
しては不適当である。また有機酸銀を用いる方法は高価
で工業的製造としては不適当である。
【0006】以上の観点から、高純度の四級アンモニウ
ム有機酸塩を製造する方法としては次式に示すように、
一度四級アンモニウムハライド塩を水酸化四級アンモニ
ウムに転換したのち(反応a)、有機酸によって中和す
る方法(反応b)が最も一般的な方法である。
【化3】
R3 R′N+ X- → R3 R′N+ OH- (反応a)
R3 R′N+ OH- +H+ A- → R3 R′N+ A- +H2 O(反応b)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記(反応a)による
水酸化四級アンモニウムの製造法としては種々の方法が
知られているが、いずれの方法も工業的製法としては高
価である。特に電池やコンデンサーなどの電解液用の電
解質としての四級アンモニウム有機酸塩は、ハロゲンイ
オンの混入を極度にきらうので、四級アンモニウム有機
酸塩の中間体としての水酸化四級アンモニウムの製造に
際しては、ハロゲンイオンをppmオーダーで制御しな
ければならず、その製造コストはかなり高いものとな
る。従って本発明は、高純度でかつ安価なモノ−含窒素
ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩からなる電解液用の
電解質を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電解液用の
電解質は、含窒素ヘテロ環三級アミンを炭酸ジエステル
と反応させて対応するモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモ
ニウム炭酸塩とし、このモノ−含窒素ヘテロ環四級アン
モニウム炭酸塩を有機酸と混合して脱炭酸することによ
り生成させたモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有
機酸塩から成ることを特徴とするものである。
【0009】モノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム炭
酸塩を有機酸で脱炭酸させる方法によれば、電解液用の
電解質として好適な高純度のモノ−含窒素ヘテロ環四級
アンモニウム有機酸塩を安価に製造することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の原料となる含窒素ヘテロ
環三級アミンとしては、含窒素ヘテロ環アミン類、例え
ばN−メチルピロリジン、N−エチルピロリジン、N−
メチルピペリジン、N−エチルピペリジン、N−n−ブ
チルピペリジン、N−メチルヘキサメチレンイミン、N
−エチルヘキサメチレンイミン、N−メチルモルホリ
ン、N−ブチルモルホリン、N,N′−ジメチルピペラ
ジン、N,N′−ジエチルピペラジン、1,5−ジアザ
ビシクロ〔4,3,0〕−5−ノネン、1,8−ジアザ
ビシクロ〔5,4,0〕−7−ウンデセンなどの含窒素
ヘテロ環脂肪族アミン類や、ピリジン、4−ジメチルア
ミノピリジン、ピコリン類、N−メチルイミダゾール、
N−メチルベンズイミダゾール、キノリン、4,4′−
ジピリジルなどの含窒素ヘテロ環芳香族アミン類などを
挙げることができる。
【0011】炭酸エステルとしては炭酸ジメチル、炭酸
エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピルなどを挙
げることができるが、炭酸ジメチルなどのようにアルキ
ル基の炭素数が少ない方が四級化反応が速やかに進行し
好ましい原料といえる。
【0012】有機酸としては、炭酸に比較して強酸性の
ものほどアニオン交換は速やかに完結する。また、炭酸
と同等以下の弱い酸でも系内の炭酸根を炭酸ガスとして
除去することにより平衡をずらすことでアニオン交換は
可能である。
【0013】有機酸の具体的な例としては、蟻酸、酢
酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナン
ト酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデ
カン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ペ
ンタデカン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステア
リン酸、ノナデカン酸、アラキジン酸、イソ酪酸、イソ
吉草酸、イソカプロン酸、エチル酪酸、メチル吉草酸、
イソカプリル酸、プロピル吉草酸、エチルカプロン酸、
イソカプリン酸、ツベルキュロステアリン酸、ピバリン
酸、2,2−ジメチルブタン酸、2,2−ジメチルペン
タン酸、2,2−ジメチルヘキサン酸、2,2−ジメチ
ルヘプタン酸、2,2−ジメチルオクタン酸、2−メチ
ル−2−エチルブタン酸、2−メチル−2−エチルペン
タン酸、2−メチル−2−エチルヘキサン酸、2−メチ
ル−2−エチル−ヘプタン酸、2−メチル−2−プロピ
ルペンタン酸、2−メチル−2−プロピルヘキサン酸、
2−メチル−2−プロピルヘプタン酸、
【0014】アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン
酸、3−ブテン酸、ペンテン酸、ヘキセン酸、ヘプテン
酸、オクテン酸、ノネン酸、デセン酸、ウンデセン酸、
ドデセン酸、ツズイン酸、フィステリン酸、ゴシュユ
酸、バルミトレイン酸、ペトロセリニン酸、オレイン
酸、エライジン酸、バクセン酸、カドレイン酸、メタク
リル酸、3−メチルクロトン酸、チグリン酸、メチルペ
ンテン酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロヘキサン
カルボン酸、トリフロロ酢酸、フェニル酢酸、クロロ酢
酸、グルコール酸、乳酸などの脂肪族モノカルボン酸
類、
【0015】シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン
酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリ
デカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘ
キサデカン二酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン二酸、
ノナデカン二酸、エイコサン二酸、メチルマロン酸、エ
チルマロン酸、プロピルマロン酸、ブチルマロン酸、ペ
ンチルマロン酸、ヘキシルマロン酸、ジメチルマロン
酸、メチルエチルマロン酸、ジエチルマロン酸、メチル
プロピルマロン酸、メチルブチルマロン酸、エチルプロ
ピルマロン酸、ジプロピルマロン酸、エチルブチルマロ
ン酸、プロピルブチルマロン酸、ジブチルマロン酸、メ
チルコハク酸、エチルコハク酸、2,2−ジメチルコハ
ク酸、2,3−ジメチルコハク酸、2−メチルグルタル
酸、3−メチルグルタル酸、3−メチル−3−エチルグ
ルタル酸、3,3−ジエチルグルタル酸、マレイン酸、
シトラコン酸、イタコン酸、メチレングルタル酸、マレ
イン酸モノメチル、1,5−オクタンジカルボン酸、
5,6−デカンジカルボン酸、1,7−デカンジカルボ
ン酸、4,6−ジメチル−4−ノネン−1,2−ジカル
ボン酸、4,6−ジメチル−1,2−ノナンジカルボン
酸、1,7−ドデカンジカルボン酸、5−エチル−1,
10−デカンジカルボン酸、6−メチル−6−ドデセン
−1,12−ジカルボン酸、6−メチル−1,12−ド
デカンジカルボン酸、6−エチレン−1,12−ドデカ
ンジカルボン酸、6−エチル−1,12−ドデカンカル
ボン酸、7−メチル−7−テトラデセン−1,14−ジ
カルボン酸、7−メチル−1,14−テトラデカンジカ
ルボン酸、3−ヘキシル−4−デセン−1,2−ジカル
ボン酸、3−ヘキシル−1,2−デカンジカルボン酸、
6−エチレン−9−ヘキサデセン−1,16−ジカルボ
ン酸、6−エチル−1,16−ヘキサデカンジカルボン
酸、6−フェニル−1,12−ドデカンジカルボン酸、
7,12−ジメチル−7,11−オクタデカジエン−
1,18−ジカルボン酸、7,12−ジメチル−1,1
8−オクタデカンジカルボン酸、6,8−ジフェニル−
1,14−テトラデカンジカルボン酸、1,1−シクロ
ペンタンジカルボン酸、1,2−シクロペンタンジカル
ボン酸、1,1−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2
−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シクロヘキセン−
1,2−ジカルボン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジ
カルボン酸、リンゴ酸、グルタミン酸、酒石酸などの脂
肪族ジカルボン酸類、クエン酸などの脂肪族ポリカルボ
ン酸類、
【0016】さらに安息香酸、トルイル酸、エチル安息
香酸、プロピル安息香酸、イソプロピル安息香酸、ブチ
ル安息香酸、イソブチル安息香酸、第二ブチル安息香
酸、第三ブチル安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、アニス
酸、エトキシ安息香酸、プロポキシ安息香酸、イソプロ
ポキシ安息香酸、ブトキシ安息香酸、イソブトキシ安息
香酸、第二ブトキシ安息香酸、第三ブトキシ安息香酸、
アミノ安息香酸、N−メチルアミノ安息香酸、N−エチ
ルアミノ安息香酸、N−プロピルアミノ安息香酸、N−
イソプロピルアミノ安息香酸、N−ブチルアミノ安息香
酸、N−イソブチルアミノ安息香酸、N−第二ブチルア
ミノ安息香酸、N−第三ブチルアミノ安息香酸、N,N
−ジメチルアミノ安息香酸、N,N−ジエチルアミノ安
息香酸、ニトロ安息香酸、フロロ安息香酸、レゾルシン
酸等の芳香族モノカルボン酸類(o,m,p−各異性体
を含む)、
【0017】フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、
ニトロフタル酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、ト
リメシン酸、ピロメリット酸等の芳香族多価カルボン酸
類、フェノール、p−フロロフェノール、β−ナフトー
ル、o−ニトロフェノール、p−ニトロフェノール、p
−アミノフェノール、カテコール、レゾルシン、2−ク
ロロフェノール、2,4−ジクロロフェノール、4,
4′−ジヒドロキシジフェニル−2,2−プロパンなど
のフェノール類を例示することができる。
【0018】第1工程である四級化反応は含窒素ヘテロ
環三級アミンと炭酸ジエステルとのモル比で0.2〜
5、より好ましくは0.3〜3とし、溶媒の存在下又は
非存在下、反応温度20〜200℃、より好ましくは3
0〜160℃で実施される。通常含窒素ヘテロ環三級ア
ミンが四級化物に充分転化したところで、未反応の含窒
素ヘテロ環三級アミンもしくは炭酸ジエステルを、溶媒
を用いた場合には溶媒とともに留去したのち、あるいは
必要に応じて適当な有機溶媒で再結晶して、第2工程に
送られる。第2工程では、通常、モノ−含窒素ヘテロ環
四級アンモニウム炭酸塩に量論値又は小過剰量の有機酸
を溶媒存在下又は非存在下に滴下し、発生する炭酸ガス
を減圧下又は不活性ガスを反応系に吹き込むことで除去
する。この際、起る反応は炭酸ジメチルを原料とした場
合、次式で表される。
【0019】
【化4】
(式中、R1 R2 R3 は含窒素ヘテロ環三級アミンの炭
化水素残基、Yは有機酸の共役塩基を示す。)
【0020】反応後、副生アルコール及び溶媒を用いた
場合には溶媒とを留去したのち得られる固体が目的のモ
ノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩である。
必要に応じて適当な溶媒により再結晶などで高純度なも
のを得ることができる。また、炭酸イオンを完全に除く
ために量論値より少し過剰な有機酸を使用した場合に
は、過剰な有機酸を再結晶などの処理によって除くこと
ができる。ここに得られたモノ−含窒素ヘテロ環四級ア
ンモニウム有機酸塩は溶媒に溶解して電解液として用い
られる。
【0021】
【実施例】以下、実施例により、本発明で電解液用の電
解質として用いるモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウ
ム有機酸塩の製造方法を、さらに具体的に説明する。参考
例1
(第1工程)
攪拌式オートクレーブに炭酸ジメチル17.8g、トリ
エチルアミン20.0gを溶媒としてメタノール20.
0gを充填し、反応温度115℃、反応圧力5.0kg
/cm2 Gで12時間反応した。反応後オートクレーブ
を冷却し、反応液を取り出してガスクロマトグラフで分
析したところ、トリエチルアミンの転化率は94.6%
であり、未反応物及び溶媒を留去したのちの固体収量は
34.0gであった(理論量の89.9%)。元素分析
並びにH−NMRなどからこのものはトリエチルメチル
アンモニウムメチルカーボネートであることが確認され
た。
(第2工程)
トリエチルメチルアンモニウムメチルカーボネート4.
5gを水10.0gに溶解させ、これにマレイン酸2.
7gを水20.0gに溶解させた液を徐々に添加したと
ころ、炭酸ガスが激しく発生した。より完全に炭酸ガス
を除去するために40℃/20mmHgで2時間脱気し
た。イオンクロマトグラフィーにより炭酸イオンが20
ppm以下であることを確認後、水を留去した。残渣を
メチルエチルケトンから再結晶すると高純度のモノ−ト
リエチルメチルアンモニウムマレート3.1g(トリエ
チルアミンに対し84.4%収率)を得た。得られたモ
ノ−トリエチルメチルアンモニウムマレートのイオン分
析を行ったところ、Cl-,Br- ,SO4 2- ,NO3
- などの不純物はいずれも1ppm以下であり、極めて
高純度な塩であることが確認された。
【0022】実施例1
(第1工程)
攪拌式オートクレーブに炭酸ジメチル68.8g、N−
メチルピロリジン65.0g及び溶媒としてメタノール
60.0gを充填し、反応温度120℃、反応圧力3k
g/cm2 Gで6時間反応した。反応後、オートクレー
ブを冷却し、反応液を取り出してガスクロマトグラフで
分析したところ、N−メチルピロリジンの転化率は9
8.1%であった。未反応物及び溶媒を留去したところ
130.6gの固体が回収された(理論量の97.6
%)。元素分析並びにH−NMRなどから、この固体は
N,N−ジメチルピロリジニウムメチルカーボネートで
あることが確認された。
(第2工程)
N,N−ジメチルピロリジニウムメチルカーボネート1
0.0gとアジピン酸8.3gを使用した以外は参考例
1の第2工程と同様の操作を行ってジメチルピロリジニ
ウムモノアジペイト12.7g(N−メチルピロリジン
に対し88.5%収率)を得た。
【0023】実施例2
実施例1の第2工程において、N,N−ジメチルピロリ
ジニウムメチルカーボネート10.0gとフェノール
5.4gを使用した以外は実施例1と同様の操作を行っ
てジメチルピロリジニウムフェノレート10.7g(N
−メチルピロリジンに対し94.7%収率)を得た。
【0024】実施例3
(第1工程)
原料として炭酸ジメチル8.8g、ピリジン10.0
g、溶媒としてメタノール10.0gを使用した以外は
参考例1と同様の反応を行ったところ、16.8gの固
体を得た(理論収率の78.5%)。元素分析、H−N
MRなどから、この固体はN−メチルピリジニウムメチ
ルカーボネートであることが確認された。
(第2工程)
N−メチルピリジニウムメチルカーボネート10.0g
と酢酸3.1gを使用した以外は参考例1(第2工程)
と同様にして、N−メチルピロリジニウムアセテート
8.7g(ピリジンに対して75.4%収率)を得た。
【0025】実施例4
実施例3(第1工程)で合成したN−メチルピリジニウ
ムメチルカーボネートを用い、これと等モルのマレイン
酸とを混合して実施例3(第2工程)の方法によりN−
メチルピリジニウムマレートを合成した。再結晶によっ
て理論収率の96.0%(ピリジンに対し75.4%収
率)の目的物を得た。
【0026】実施例5
(第1工程)
原料として炭酸ジメチル17.0g、1,5−ジアザビ
シクロ〔4,3,0〕−5−ノネン10.0gを使用し
た以外は参考例1と同様な反応を行って12.6gの粘
性液体を得た(理論収率72.8%)。元素分析、 1H
−NMR,MSなどから、この粘性液体は1−メチル−
1−アゾニア−5−アザビシクロ〔4,3,0〕−5−
ノネンメチルカーボネートであることが確認された。
(第2工程)
1−メチル−1−アゾニア−5−アザビシクロ〔4,
3,0〕−5−ノネンメチルカーボネート8.0gとマ
レイン酸4.3gを使用した以外は参考例1と同様の操
作を行ったところ1−メチル−1−アゾニア−5−アザ
ビシクロ〔4,3,0〕−5−ノネンモノマレート8.
7g(1,5−ジアザビシクロ〔4,3,0〕−5−ノ
ネンに対し66.7%収率)を得た。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、高純度のモノ−含窒素
ヘテロ環四級アンモニウム有機酸塩からなる電解液用の
電解質を安価に提供することが可能である。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for reacting a nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine with a carbonic acid diester to form a corresponding mono- amine.
A nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate, which was mixed with an organic acid and decarboxylated to obtain a mono-containing quaternary ammonium carbonate.
It relates to an electrolyte for electrolytic solution comprising a nitrogen heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt. [0002] As a method for synthesizing an organic acid salt of quaternary ammonium, generally, a tertiary amine is quaternized with an alkyl halide, dialkyl sulfate or the like under heating, and then a halide anion and a sulfate anion are converted to an organic acid salt. A method of exchanging for an acid is known. For example, when an alkyl halide is used as a quaternizing reagent, the quaternizing reaction is represented by the following formula. R 3 N + R′X → R 3 R′N + X − (X = halogen) Further, when an anion exchange reaction of a quaternary ammonium halide salt is carried out, Methods for performing anion exchange are known. R 3 R′N + X − + H + X − → R 3 R′N + A − where A − is an anion species to be exchanged. Replace want H + A - in the case of very strong strong acid are biased equilibrium to the right side of the equation, there are cases where it is possible to sufficiently proceed the anion exchange reaction of interest, relatively weak, such as an organic acid With an acid, it is extremely difficult to cause an anion exchange reaction by such a reaction. Other methods include a method of reacting a quaternary ammonium halide salt with an organic acid salt of an alkali metal or an alkaline earth metal, and a method of reacting a quaternary ammonium halide salt with a silver organic acid. In these methods, it is quite difficult to completely remove the starting material anion in the desired quaternary ammonium organic acid salt, which is unsuitable as a production method for obtaining a high-purity quaternary ammonium organic acid salt. . The method using silver organic acid is expensive and unsuitable for industrial production. In view of the above, a method for producing a high-purity quaternary ammonium organic acid salt is as follows:
The most common method is to convert the quaternary ammonium halide salt into quaternary ammonium hydroxide once (reaction a) and then neutralize with an organic acid (reaction b). ## STR3 ## R 3 R'N + X - → R 3 R'N + OH - ( reaction a) R 3 R'N + OH - + H + A - → R 3 R'N + A - + H 2 O ( Reaction b) Problems to be Solved by the Invention Various methods are known as a method for producing quaternary ammonium hydroxide by the above-mentioned (reaction a). Expensive. Especially in the production of quaternary ammonium hydroxide as an intermediate of quaternary ammonium organic acid salts, since quaternary ammonium organic acid salts as electrolytes for electrolytes such as batteries and capacitors are extremely unlikely to be mixed with halogen ions. Requires that the halogen ions be controlled on the order of ppm, and the production cost is considerably high. Accordingly, the present invention provides a mono-nitrogen-containing , highly pure and inexpensive
An object of the present invention is to provide an electrolyte for an electrolytic solution comprising a heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt. [0008] The electrolyte for the electrolytic solution according to the present invention is a mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate obtained by reacting a nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine with a carbonic acid diester. characterized in that consisting of nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt - and then, the mono - mono that generated by the nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate is mixed with an organic acid to decarboxylation is there. According to the method for decarboxylating a mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate with an organic acid, a high-purity mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt suitable as an electrolyte for an electrolytic solution is prepared. It can be manufactured at low cost . DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION nitrogen-containing heterocyclic which is a raw material of the present invention
The ring tertiary amines, nitrogenous heterocyclic amines such as N- methylpyrrolidine, N- ethylpyrrolidine, N-
Methylpiperidine, N-ethylpiperidine, Nn-butylpiperidine, N-methylhexamethyleneimine, N
-Ethylhexamethyleneimine, N-methylmorpholine, N-butylmorpholine, N, N'-dimethylpiperazine, N, N'-diethylpiperazine, 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene, Nitrogen-containing heterocyclic aliphatic amines such as, 8-diazabicyclo [5,4,0] -7-undecene, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, picolines, N-methylimidazole,
N-methylbenzimidazole, quinoline, 4,4'-
Examples thereof include nitrogen-containing heterocyclic aromatic amines such as dipyridyl. Examples of the carbonic ester include dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate and the like. The lower the number of carbon atoms in the alkyl group such as dimethyl carbonate, the faster the quaternization reaction proceeds. It can be said that it is a preferable raw material. The anion exchange is completed more quickly as the organic acid is stronger than carbonic acid. In addition, anion exchange is possible even for a weak acid equal to or less than carbonic acid by shifting the equilibrium by removing the carbonate group in the system as carbon dioxide gas. Specific examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecanoic acid, lauric acid, tridecanoic acid, and myristin. Acid, pentadecanoic acid, palmitic acid, heptadecanoic acid, stearic acid, nonadecanoic acid, arachidic acid, isobutyric acid, isovaleric acid, isocaproic acid, ethylbutyric acid, methylvaleric acid,
Isocaprylic acid, propylvaleric acid, ethylcaproic acid,
Isocapric acid, tuberculostearic acid, pivalic acid, 2,2-dimethylbutanoic acid, 2,2-dimethylpentanoic acid, 2,2-dimethylhexanoic acid, 2,2-dimethylheptanoic acid, 2,2-dimethyloctane Acid, 2-methyl-2-ethylbutanoic acid, 2-methyl-2-ethylpentanoic acid, 2-methyl-2-ethylhexanoic acid, 2-methyl-2-ethyl-heptanoic acid, 2-methyl-2-propylpentane Acid, 2-methyl-2-propylhexanoic acid,
2-methyl-2-propylheptanoic acid, acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, 3-butenoic acid, pentenoic acid, hexenoic acid, heptenoic acid, octenoic acid, nonenoic acid, decenoic acid, undecenoic acid,
Dodecenoic acid, tuzunic acid, fisteric acid, goshuic acid, valmitoleic acid, petroserinic acid, oleic acid, elaidic acid, vaccenic acid, cadoleic acid, methacrylic acid, 3-methylcrotonic acid, tiglic acid, methylpentenoic acid, cyclopentanecarboxylic acid Aliphatic monocarboxylic acids such as cyclohexanecarboxylic acid, trifluoroacetic acid, phenylacetic acid, chloroacetic acid, glycolic acid, and lactic acid; oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, Azelaic acid, sebacic acid, undecandioic acid, dodecandioic acid, tridecandioic acid, tetradecandioic acid, pentadecandioic acid, hexadecandioic acid, heptadecanoic acid, octadecandioic acid,
Nonadecandioic acid, eicosantioic acid, methylmalonic acid, ethylmalonic acid, propylmalonic acid, butylmalonic acid, pentylmalonic acid, hexylmalonic acid, dimethylmalonic acid, methylethylmalonic acid, diethylmalonic acid, methylpropylmalonic acid, Methylbutylmalonic acid, ethylpropylmalonic acid, dipropylmalonic acid, ethylbutylmalonic acid, propylbutylmalonic acid, dibutylmalonic acid, methylsuccinic acid, ethylsuccinic acid, 2,2-dimethylsuccinic acid, 2,3-dimethylsuccinic acid 2-methylglutaric acid, 3-methylglutaric acid, 3-methyl-3-ethylglutaric acid, 3,3-diethylglutaric acid, maleic acid,
Citraconic acid, itaconic acid, methylene glutaric acid, monomethyl maleate, 1,5-octanedicarboxylic acid,
5,6-decanedicarboxylic acid, 1,7-decanedicarboxylic acid, 4,6-dimethyl-4-nonene-1,2-dicarboxylic acid, 4,6-dimethyl-1,2-nonanedicarboxylic acid, 1,7 -Dodecanedicarboxylic acid, 5-ethyl-1,
10-decanedicarboxylic acid, 6-methyl-6-dodecene-1,12-dicarboxylic acid, 6-methyl-1,12-dodecanedicarboxylic acid, 6-ethylene-1,12-dodecanedicarboxylic acid, 6-ethyl-1 , 12-Dodecanecarboxylic acid, 7-methyl-7-tetradecene-1,14-dicarboxylic acid, 7-methyl-1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 3-hexyl-4-decene-1,2-dicarboxylic acid, 3 -Hexyl-1,2-decanedicarboxylic acid,
6-ethylene-9-hexadecene-1,16-dicarboxylic acid, 6-ethyl-1,16-hexadecanedicarboxylic acid, 6-phenyl-1,12-dodecanedicarboxylic acid,
7,12-dimethyl-7,11-octadecadien-
1,18-dicarboxylic acid, 7,12-dimethyl-1,1
8-octadecanedicarboxylic acid, 6,8-diphenyl-
1,14-tetradecanedicarboxylic acid, 1,1-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,2-cyclopentanedicarboxylic acid, 1,1-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,2
-Cyclohexanedicarboxylic acid, 4-cyclohexene-
Aliphatic dicarboxylic acids such as 1,2-dicarboxylic acid, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid, malic acid, glutamic acid and tartaric acid; aliphatic polycarboxylic acids such as citric acid; and benzoic acid and toluic acid , Ethyl benzoic acid, propyl benzoic acid, isopropyl benzoic acid, butyl benzoic acid, isobutyl benzoic acid, sec-butyl benzoic acid, tert-butyl benzoic acid, hydroxybenzoic acid, anisic acid, ethoxy benzoic acid, propoxy benzoic acid, isopropoxy Benzoic acid, butoxybenzoic acid, isobutoxybenzoic acid, secondary butoxybenzoic acid, tertiary butoxybenzoic acid,
Aminobenzoic acid, N-methylaminobenzoic acid, N-ethylaminobenzoic acid, N-propylaminobenzoic acid, N-
Isopropylaminobenzoic acid, N-butylaminobenzoic acid, N-isobutylaminobenzoic acid, N-sec-butylaminobenzoic acid, N-tert-butylaminobenzoic acid, N, N
Aromatic monocarboxylic acids such as dimethylaminobenzoic acid, N, N-diethylaminobenzoic acid, nitrobenzoic acid, fluorobenzoic acid and resorcinic acid (including o, m, p-isomers), phthalic acid , Isophthalic acid, terephthalic acid,
Aromatic polycarboxylic acids such as nitrophthalic acid, trimellitic acid, hemmellitic acid, trimesic acid, pyromellitic acid, phenol, p-fluorophenol, β-naphthol, o-nitrophenol, p-nitrophenol, p
-Aminophenol, catechol, resorcin, 2-chlorophenol, 2,4-dichlorophenol, 4,
Phenols such as 4'-dihydroxydiphenyl-2,2-propane can be exemplified. The quaternization reaction is the first step of the nitrogen-containing hetero
The molar ratio of the cyclic tertiary amine to the carbonic acid diester is 0.2 to 0.2
5, more preferably from 0.3 to 3, in the presence or absence of a solvent, at a reaction temperature of from 20 to 200 ° C, more preferably from 3 to 3.
Performed at 0-160 ° C. When the normal nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine is sufficiently converted to quaternized, unreacted nitrogen
When the heterocyclic tertiary amine or carbonic acid diester is used in a solvent, the tertiary amine or the carbonic acid diester is distilled off together with the solvent or, if necessary, recrystallized with an appropriate organic solvent and sent to the second step. In the second step, usually, a stoichiometric value or a small excess of an organic acid is added dropwise to a mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate in the presence or absence of a solvent, and the generated carbon dioxide gas is added. It is removed under reduced pressure or by blowing an inert gas into the reaction system. At this time, the reaction that takes place is represented by the following formula when dimethyl carbonate is used as a raw material. Embedded image (In the formula, R 1 R 2 R 3 is a hydrocarbon residue of a nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine, and Y is a conjugate base of an organic acid.) When a by-product alcohol and a solvent are used after the reaction, Mo solid obtained later evaporation of the solvent is an object of the
No-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt.
If necessary, a high-purity product can be obtained by recrystallization or the like using an appropriate solvent. Furthermore, when using small excess organic acid than the stoichiometric value to remove carbonate ions completely, it can be removed by treatment such as recrystallization excess organic acid. The mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt obtained here is dissolved in a solvent and used as an electrolytic solution. EXAMPLES The method for producing a mono-nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt used as an electrolyte for an electrolytic solution in the present invention will be described more specifically with reference to the following examples. Reference Example 1 (First step) In a stirred autoclave, 17.8 g of dimethyl carbonate and 20.0 g of triethylamine were used as a solvent to prepare 20.times.
0 g, reaction temperature 115 ° C., reaction pressure 5.0 kg
/ Cm 2 G for 12 hours. After the reaction, the autoclave was cooled, and the reaction solution was taken out and analyzed by gas chromatography. The conversion of triethylamine was 94.6%.
The solid yield after distilling off the unreacted substances and the solvent was 34.0 g (89.9% of the theoretical amount). Elemental analysis and H-NMR confirmed that this was triethylmethylammonium methyl carbonate. (Second step) triethylmethylammonium methyl carbonate4.
5 g was dissolved in 10.0 g of water, and maleic acid was added thereto.
When a solution in which 7 g was dissolved in 20.0 g of water was gradually added, carbon dioxide gas was violently generated. Degassing was performed at 40 ° C./20 mmHg for 2 hours to remove carbon dioxide more completely. 20 carbonate ions by ion chromatography
After confirming that the concentration was not more than ppm, water was distilled off. The residue was recrystallized from methyl ethyl ketone to obtain 3.1 g of high-purity mono-triethylmethylammonium malate (84.4% yield based on triethylamine). The resulting mono - was subjected to ion analysis of triethylmethylammonium maleate, Cl -, Br -, SO 4 2-, NO 3
- impurities such is less than both 1 ppm, it was confirmed that an extremely high purity salts. Example 1 (First step) In a stirred autoclave, 68.8 g of dimethyl carbonate and N-
65.0 g of methylpyrrolidine and 60.0 g of methanol as a solvent were charged, the reaction temperature was 120 ° C., and the reaction pressure was 3 k.
The reaction was performed at g / cm 2 G for 6 hours. After the reaction, the autoclave was cooled, and the reaction solution was taken out and analyzed by gas chromatography. The conversion of N-methylpyrrolidine was 9%.
It was 8.1%. Unreacted materials and the solvent were distilled off, and 130.6 g of a solid was recovered (theoretical amount of 97.6).
%). From elemental analysis and H-NMR, it was confirmed that this solid was N, N-dimethylpyrrolidinium methyl carbonate. (Second step) N, N-dimethylpyrrolidinium methyl carbonate 1
Except that 0.0 g and 8.3 g of adipic acid were used, the same operation as in the second step of Reference Example 1 was carried out to obtain 12.7 g of dimethylpyrrolidinium monoadipate (88.5% yield based on N-methylpyrrolidine). Rate). Example 2 The same procedure as in Example 1 was repeated except that 10.0 g of N, N-dimethylpyrrolidinium methyl carbonate and 5.4 g of phenol were used in the second step of Example 1. 10.7 g of dinium phenolate (N
94.7% yield based on -methylpyrrolidine). Example 3 (First step) 8.8 g of dimethyl carbonate and 10.0 parts of pyridine as raw materials
g, except that 10.0 g of methanol was used as the solvent.
When the same reaction as in Reference Example 1 was performed, 16.8 g of a solid was obtained (78.5% of the theoretical yield). Elemental analysis, HN
From MR and the like, it was confirmed that this solid was N-methylpyridinium methyl carbonate. (Second step) 10.0 g of N-methylpyridinium methyl carbonate
Reference Example 1 (second step) except that acetic acid and 3.1 g of acetic acid were used.
8.7 g of N-methylpyrrolidinium acetate (75.4% yield based on pyridine) was obtained in the same manner as described above. Example 4 The N-methylpyridinium methyl carbonate synthesized in Example 3 (first step) was mixed with an equimolar amount of maleic acid, and N-methylpyridinium was mixed with maleic acid in the same manner as in Example 3 (second step). −
Methylpyridinium malate was synthesized. By recrystallization, the target compound was obtained in a theoretical yield of 96.0% (yield to pyridine: 75.4%). Example 5 (First Step) The same reaction as in Reference Example 1 except that 17.0 g of dimethyl carbonate and 10.0 g of 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene were used as raw materials. Was performed to obtain 12.6 g of a viscous liquid (theoretical yield: 72.8%). Elemental analysis, 1 H
From NMR, MS, etc., this viscous liquid is 1-methyl-
1-azonia-5-azabicyclo [4,3,0] -5
It was confirmed to be nonene methyl carbonate. (Second step) 1-methyl-1-azonia-5-azabicyclo [4,
The same operation as in Reference Example 1 was carried out except that 8.0 g of 3,0] -5-nonenemethyl carbonate and 4.3 g of maleic acid were used. As a result, 1-methyl-1-azonia-5-azabicyclo [4,3 , 0] -5-Nonene monomalate 8.
7 g (66.7% yield based on 1,5-diazabicyclo [4,3,0] -5-nonene) was obtained. According to the present invention, high purity mono-nitrogen-containing
An electrolyte for an electrolyte comprising a heterocyclic quaternary ammonium organic acid salt can be provided at low cost.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 209/20 C07C 209/20 209/68 209/68 211/63 211/63 (56)参考文献 特開 昭59−78522(JP,A) 米国特許4377692(US,A) 米国特許2635100(US,A) 米国特許4102863(US,A) イタリア特許1153530(IT,A) 西独特許明細書第B24673IVC/12 q号(1995.9.1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07D 213/00 C07D 295/00 C07D 487/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C07C 209/20 C07C 209/20 209/68 209/68 211/63 211/63 (56) References JP-A-59-78522 JP, A) U.S. Pat. No. 4,377,692 (US, A) U.S. Pat. No. 2,635,100 (US, A) U.S. Pat. No. 4,410,863 (US, A) Italian patent 1,135,530 (IT, A) West German Patent Specification No. .1) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C07D 213/00 C07D 295/00 C07D 487/00
Claims (1)
させて対応するモノ−含窒素ヘテロ環四級アンモニウム
炭酸塩とする第一工程、及び生成したモノ−含窒素ヘテ
ロ環四級アンモニウム炭酸塩を有機酸と混合して炭酸ガ
スを発生させることにより対応する有機酸にアニオン交
換する第二工程、を経て製造されたモノ−含窒素ヘテロ
環四級アンモニウム有機酸塩からなることを特徴とする
電解液用の電解質。2. 含窒素ヘテロ環三級アミンが含窒素ヘテロ環脂肪
族アミンであることを特徴とする請求項1記載の電解液
用の電解質。3. 含窒素ヘテロ環三級アミンが含窒素ヘテロ環芳香
族アミンであることを特徴とする請求項1記載の電解液
用の電解質。4. 有機酸がモノカルボン酸であることを特徴とする
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電解液用の電解
質。5. 有機酸がジカルボン酸であることを特徴とする請
求項1〜3のいずれか1項に記載の電解液用の電解質。(57) [Claims] Mono the corresponding nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine is reacted with a carbonic acid diester - the first step and the nitrogen-containing heterocyclic quaternary ammonium carbonate, and the resulting mono - nitrogen-containing het
The second step, is manufactured through the Mono The filtrate ring quaternary ammonium carbonate is mixed with an organic acid anion-exchange organic acid corresponding by generating carbon dioxide - nitrogen-containing heterocyclic
An electrolyte for an electrolytic solution, comprising an organic acid salt of a cyclic quaternary ammonium. 2. Electrolyte for the electrolytic solution of claim 1, wherein the nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine is a nitrogen-containing heterocyclic aliphatic amines. 3. Electrolyte for the electrolytic solution of claim 1, wherein the nitrogen-containing heterocyclic tertiary amine is a nitrogen-containing heterocyclic aromatic amine. 4. The electrolyte for an electrolytic solution according to any one of claims 1 to 3 , wherein the organic acid is a monocarboxylic acid. 5. The electrolyte for an electrolytic solution according to any one of claims 1 to 3 , wherein the organic acid is a dicarboxylic acid.
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